文献信息
宁波大学附属李惠利医院联合多家单位完成的研究成果“Mechanoadaptive conductive hydrogels with dual functionalities for epidermal sEMG monitoring and diabetic wound healing”（用于表皮肌电监测与糖尿病创面愈合的双功能力学自适应导电水凝胶）在《Chemical Engineering Journal》（IF=13.2）杂志上发表。平生公司的离体CT（VENUS）在论文中提供水凝胶的图像和定量分析。

本课题由长期致力于水凝胶生物医用材料研究的郝明明博士、任国强医生担任主要负责人，团队围绕糖尿病创面临床痛点，在多功能生物医用水凝胶领域取得重要突破。

文献摘要

糖尿病慢性创面临床治疗面临愈合进程迟缓、感染发生率高、常规敷料生物相容性不佳及力学适配性差等突出难题，严重影响患者预后。针对这一临床需求，理想的创面敷料需同时具备与创面组织匹配的力学性能、显著的抗氧化/抗炎活性及优良的生物电子功能，实现创面的全方位有效管理。本文报道一种由明胶、聚乙烯醇（PVA）、葡萄籽提取物（GSE）和季铵化壳聚糖（QAC）组成的力学自适应导电水凝胶（GPGQ）。GPGQ 通过增强氢键作用呈现状态依赖型力学自适应特性：水合状态下，其抗拉强度为 0.10 MPa，抗压强度为 0.20 MPa，与软组织力学特性相匹配；脱水后强度分别提升至 0.25 MPa 和 2.3 MPa，可抵御外部压力；复水后柔韧性恢复超过 90%，可长期适配组织微环境。该水凝胶对猪皮的黏附强度可达 60 kPa，有助于敷料与组织形成稳定接触。GPGQ 的三维多孔网络（孔径 20–80 μm）有利于细胞整合、电解质传输及低阻抗导电。电化学阻抗测试证实，其皮肤–电极界面阻抗低（<10³ Ω，0.1 Hz–100 kHz）；信号测试验证该水凝胶可稳定采集表面肌电（sEMG）信号，并能分辨 0–300 Hz 频段。生物学功能方面，GPGQ 可促进成纤维细胞迁移、血管生成及胶原沉积。葡萄籽提取物中的原花青素能够抑制 IL-1β、IL-6、TNF-α，上调 IL-10 和 TGF-β，清除 DPPH 自由基与活性氧（ROS），并稳定谷胱甘肽（GSH）/ 氧化型谷胱甘肽（GSSG）比值。体内研究表明，GPGQ 通过力学支撑与生化调控的协同作用，可加速糖尿病创面闭合。上述结果表明，GPGQ 集力学自适应、生物电子兼容性与促愈合生物活性于一体，有望成为一种用于糖尿病相关慢性创面治疗的多功能敷料。

实验方法
Micro-CT分析
采用高分辨率显微 CT 系统（VENUS^® Micro CT，平生医疗科技有限公司），设定扫描参数为管电压80 kV、管电流100 μA，扫描层厚10 μm，扫描视野（FOV）为5 mm×5 mm×5 mm，对GPGQ水凝胶样品进行断层扫描。扫描完成后，利用配套分析软件（VG Studio Max 3.0）对水凝胶体积进行三维重建与阈值分割（阈值范围设定为80–255），通过软件自带的孔隙分析模块，定量分析脱水前后水凝胶的微观结构、孔结构参数（孔隙率、孔连通性）及孔径分布特征，其中孔隙率采用体视学方法计算，孔径分布以累计孔径百分比及平均孔径表示。

实验结果
水凝胶的微观结构在创面愈合过程中至关重要。具有数十至数百微米孔径、高孔隙率且孔道互通的水凝胶，能够促进细胞黏附与迁移，进而加速组织修复。此外，开放多孔结构可提升载药能力，而精准设计的孔结构还能实现药物的控释行为。同时，通过微观结构调控的力学性能可更好地与天然组织相匹配，减少刺激并提升生物相容性。本研究采用显微 CT（Micro‑CT）等多种技术手段，系统表征了多种水凝胶的微观结构与分子间相互作用。

图 1a 为 GPGQ 材料的典型显微 CT 图像。图像显示其具有高度多孔的结构，特点是形状不规则、相互连通的孔洞在材料内部形成连续的网络结构。斜视图、表面图和截面图均呈现出一致的形貌特征，表明材料内部具有均匀的多孔结构

图 1 GPGQ 水凝胶的微观结构与光谱表征a) 显微 CT 三维重建图像c) 孔径分布直方图

实验结论

本文报道了一种 GPGQ 力学自适应导电水凝胶，专为糖尿病慢性创面管理设计，集成了可调力学性能、导电性与生物活性功能。该水凝胶具有可复水的力学响应特性：水合状态下质地柔软（抗拉强度 0.10 MPa，抗压强度 0.20 MPa），脱水后强度显著提升（抗拉强度 0.25 MPa，抗压强度 2.3 MPa），复水后柔韧性恢复率超过 90%。综上，本研究证实 GPGQ 可作为一种多功能诊疗一体化敷料用于糖尿病创面护理，既能促进创面愈合，又可实现电生理信号监测。

使用设备

Micro CT（型号：VENUS）（平生医疗科技）

影像软件：Avatar（平生医疗科技）